土壤学课件第二章土壤矿物质2
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土壤矿物质相关资料PPT课件( 29页)
Al2O3·nH2O、Fe2O3·nH2O带正电荷，碱胶基。 盐基离子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+等决定溶液pH，
并参与矿物形成。
粘土矿物的形成：正负胶体相互中和沉淀组成新矿物。
沉淀
老化、结晶
溶胶——→凝胶（非晶质）————→结晶质
当溶胶SiO2/Al2O3＞3，可形成2:1型矿物 当溶胶SiO2/Al2O3＜3，可形成1:1型矿物及氧化铝矿物 风化液pH与盐基淋溶有关，并影响胶体的正、负电荷数量和 沉淀凝胶中正负电荷胶体的比例。
•
8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。
•
9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。
•
10、没人能让我输，除非我不想赢！
•
11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。
•
12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。
（四）水云母－蛭石－高岭区 包括秦岭山地和长江中下游平 原，为一狭长的过渡地带，在适宜条件下，水云母、蛭石和高 岭石都可成为土壤粘粒中的主要成分。
二、我国土壤粘土矿物分布规律
（五）蛭石－高岭区 包括四川盆地、云贵高原、喜马拉雅山 东南端。土壤粘粒中云母退居次要成分，以蛭石和高岭为主。 东部蛭石尤多，并多三水铝石；西部蛭石较少，氧化物含量很 高，山地土壤中水云母含量随海拔高度升高而增加。四川盆地 土壤中还有不少蒙脱石。 （六）高岭－水云母区 包括浙、闽、湘、赣大部和粤、桂北 部。土壤中粘粒部分结晶差的高岭石为主。东部不少水云母和 蛭石伴存，铁铝氧化物含量也显著增多。 （七）高岭区 包括贵州南部、闽粤东南沿海、南海诸岛及台湾
并参与矿物形成。
粘土矿物的形成：正负胶体相互中和沉淀组成新矿物。
沉淀
老化、结晶
溶胶——→凝胶（非晶质）————→结晶质
当溶胶SiO2/Al2O3＞3，可形成2:1型矿物 当溶胶SiO2/Al2O3＜3，可形成1:1型矿物及氧化铝矿物 风化液pH与盐基淋溶有关，并影响胶体的正、负电荷数量和 沉淀凝胶中正负电荷胶体的比例。
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8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。
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9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。
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10、没人能让我输，除非我不想赢！
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11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。
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12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。
（四）水云母－蛭石－高岭区 包括秦岭山地和长江中下游平 原，为一狭长的过渡地带，在适宜条件下，水云母、蛭石和高 岭石都可成为土壤粘粒中的主要成分。
二、我国土壤粘土矿物分布规律
（五）蛭石－高岭区 包括四川盆地、云贵高原、喜马拉雅山 东南端。土壤粘粒中云母退居次要成分，以蛭石和高岭为主。 东部蛭石尤多，并多三水铝石；西部蛭石较少，氧化物含量很 高，山地土壤中水云母含量随海拔高度升高而增加。四川盆地 土壤中还有不少蒙脱石。 （六）高岭－水云母区 包括浙、闽、湘、赣大部和粤、桂北 部。土壤中粘粒部分结晶差的高岭石为主。东部不少水云母和 蛭石伴存，铁铝氧化物含量也显著增多。 （七）高岭区 包括贵州南部、闽粤东南沿海、南海诸岛及台湾
2土壤矿物质Soilmineral-PPT文档资料61页
47.0
49.0
29.0
33.0
8.05
7.13
4.65
3.80
2.96
1.37
2.50
1.67
2.50
1.36
1.37
0.60
0.10
0.085
元素
P S C N Cu Zn B Mo
பைடு நூலகம்
地壳中 土壤中
0.093 0.09 0.023 0.01 0.01 0.005 0.003 0.003
0.08 0.085
实验教学与实验安排： 12周、13周、14周：生态学、土壤学、测量学教学实习。 实验室B502 实验一：岩石和矿物的识别（第3周周五不上，第3周周六上 午连排两个班的实验）。3月20日
实验二：土壤样品的采集与制备（第4周周六在实验室集中 上课，采样，第5周五不上课）。业余时间利用晚上分开处 理土壤样品（不占用课时）3月27日
网状 石英 quartz
Relationship of structural arrangement and stability of silicate minerals
硅酸盐矿物构造与稳定性的关系
单晶 橄榄石
单链 辉石
augite
双链 角闪石
amphibol
稳定性增加
片 黑云母 biotite
网 石英
chlorite 绿泥石
two silicon-oxygen sheet to one aluminum-oxygen sheet， forming a 2:1 layer structure, to one further Mg-O (brucite) sheet which occupies the interlayer position.
《土壤学课件第二章》课件
《土壤学课件第二章》 PPT课件
让我们一起探索土壤的奥秘吧！从土壤的定义和组成开始，了解土壤的粒径 和类别，以及土壤的生物学特性和有机质。
土壤的水分与通气
1
水分的重要性
水分是土壤中最重要的组成部分之一，不仅影响植物的生长发育，还调节着土壤 的温度和生物活动。
2
通气的作用
良好的通气条件有助于土壤中气体的交换，促进有益微生物的生长，并提供充足 的氧气供植物根系吸收。
发展可持续农业模式，合理使用农业资源，既满足人类需求，又保护土壤资源和生态环 境。
通过土壤肥力的评价，可以合理 调节农田施肥量和施肥时间，达 到高效利用肥料的目的。
土壤与环境保护
1 土壤侵蚀
合理的耕作措施、植被覆盖和水土保持措施可以有效减少土壤侵蚀，保护农田和生态环 境。
2 污染物的排除
科学的农业生产和废弃物处理，可以减少化肥和农药对土壤的污染，保护土壤生态系统 的稳定性。
3 可持续农业
3
水分与通气的调控
通过科学的灌溉和通风管理，可以合理调控土壤的水分和通气条件，提高农作物 的产量和品质。
土壤的养分和肥力
养分的重要性
，直 接影响农作物的产量和质量。
肥料的选择
肥力的评价
选择合适的肥料种类和施用方式， 可以提高养分的利用效率，减少 环境污染，并降低农业生产成本。
让我们一起探索土壤的奥秘吧！从土壤的定义和组成开始，了解土壤的粒径 和类别，以及土壤的生物学特性和有机质。
土壤的水分与通气
1
水分的重要性
水分是土壤中最重要的组成部分之一，不仅影响植物的生长发育，还调节着土壤 的温度和生物活动。
2
通气的作用
良好的通气条件有助于土壤中气体的交换，促进有益微生物的生长，并提供充足 的氧气供植物根系吸收。
发展可持续农业模式，合理使用农业资源，既满足人类需求，又保护土壤资源和生态环 境。
通过土壤肥力的评价，可以合理 调节农田施肥量和施肥时间，达 到高效利用肥料的目的。
土壤与环境保护
1 土壤侵蚀
合理的耕作措施、植被覆盖和水土保持措施可以有效减少土壤侵蚀，保护农田和生态环 境。
2 污染物的排除
科学的农业生产和废弃物处理，可以减少化肥和农药对土壤的污染，保护土壤生态系统 的稳定性。
3 可持续农业
3
水分与通气的调控
通过科学的灌溉和通风管理，可以合理调控土壤的水分和通气条件，提高农作物 的产量和品质。
土壤的养分和肥力
养分的重要性
，直 接影响农作物的产量和质量。
肥料的选择
肥力的评价
选择合适的肥料种类和施用方式， 可以提高养分的利用效率，减少 环境污染，并降低农业生产成本。
土壤矿物质ppt课件
土壤中 0.085 0.08 0.085
2.0 0.1 0.002 0.005 0.0008 0.001 0.0003
6
1. 地壳元素组成的特点
（1）地壳中的元素以氧、硅、铝、铁四种 元素为主。其中又以氧和硅的含量最多，分 别占地壳重量的47%和29%；铝和铁次之， 分别占地壳重量的8.05%和4.65%。所以，在 组成岩石的各种化合物中，绝大多数是含氧 化合物，其中又以硅酸盐最多。
板状或粒状，灰白色，硬度6.5左右， 较易分解，为土壤提供钙。
辉石[Ca(Mg,Fe)Si2O6]： 绿黑色，短柱状或近似粒状，硬度5～6，玻璃光泽;
易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。
角闪石[Ca(Mg,Fe)Si4O12]： 黑绿色，长柱状或近似细长条状，硬度5～6，玻璃光泽；
易风化，为土壤提供钙、铁、镁等养分。
23
也就是说，土壤矿物质中其余90多种元素合 在一起，也不过占土壤矿物质重量的7.07%。 所以，在组成土壤矿物质的化合物中，绝大 多数也是含氧化合物，其中又以硅酸盐最多。 土壤矿物质化学组成的这一特点与岩石是相 似的。
24
（2）植物生长必需的营养元素不仅含量很 低，而且分布很不平衡。 例如，N只有0.1%，而P、S均不到0.1%。 这样低的含量远远不能满足植物和微生物营 养的需要。这一化学组成特点与岩石也是相 似的。
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第二章 土壤矿物质（Soil minerals）
土壤中各种粗细不同的矿物颗粒。 它们来源于岩石风化物，即由成土母质继承和演变而来， 是土壤的主要组成物质之一，约占土体固相重量的95％以上， 占土体容积的38％以上，故称之为土壤的“骨架”。 土壤矿物质又是植物矿质营养的源泉，是全面影响土壤肥 力高低的一个重要因素。
土壤学课件第二章土壤矿物质
？
物理风化 physical 化学风化 chemical 生物风化biological
原生矿物 primary
次生矿物secondary
由于风化的强弱不同，成土条件不同，形成的土壤颗粒大小 是否相同？答案=否
一.矿质土粒 （soil particle）
（二）土粒概念 soil particle 土粒 soil particle：土壤中各种粒径的固相颗粒
有中国分类制吗？ 有！ （？） 经常用哪个？
粒级分类制
• There is no natural classification of particle size; the limits are based on the contribution that particles of different sizes make to the physical and chemical properties of soil. As a result, several classification systems have been developed around the world • 如:>0.002mm颗粒在悬液中无布朗运动,而 <0.002mm颗粒则显示出明显布朗运动.故粘 粒界限定于0.002mm。 • 粒级分类的实质依据是（？）
0.005~0.001 0.0001~0.0005 <0.0001
基本粒级
石砾 砂粒 粉粒 粘粒
Particle size (mm)
Textural Group
Clay Silt Sand
< 0.002 0.002 - 0.02 > 0.02
土壤粒级分类系统(二级分类制)
苏联制:由卡庆斯基（Качинский）依据土粒的矿物组成和化 学组成及其某些理化性状,如阳离子交换量、最大吸湿量、持水量、膨胀和 收缩性的变化规律与1957年将11级分类制归并为两个大组。被我国和东欧 诸国普遍采用。
土壤学课件第2章土壤矿物质
国际制土壤质地分类
粘粒 0—15
0—15 0—15 0—15 15--25 15--25 15--25 25--45 25--45 25--45 45--65 65--100
颗粒组成 粉粒 0—15
0—45 30—45 45--100 0—30 20—45 45--75 0—20 45—75 0—45 0—55 0--35
（一）物理风化作用
指使岩石产生物理变化而成为碎屑状态的过程，特点是成分未变 主要是温度引起岩石的热力学变化--昼夜温差、冻结。 盐类结晶的裂胀作用、流水冲刷和磨蚀、风砂磨蚀
产物：颗粒较粗，多偏砂、石砾多，养分不易释放出来。
由于冰的冻结扩大了岩石的裂隙
气温变化引起岩石胀 缩不均而崩解过程示 意图
(磷酸二氢钙)
4、氧化作用
指大气中的氧与矿物发生的作用
2FeS2 + 16H2O +7O2 2FeSO4 7H2O + 2H2SO4
(黄铁矿)
(硫酸亚铁)
（三）生物风化作用
指动物、植物、微生物的生命活动及其分解产物对岩石矿物的风化作用。 1、根系的挤压； 2、地衣、苔藓保蓄水分，加强化学风化； 3、呼吸产生的二氧化碳和有机酸，分解矿物等。
✓水稻土
耕作层（Aa)：12-18 cm, 多锈斑 犁底层(Ap)：10cm, 片状，青灰色，也多锈斑，可防止水分渗漏过快 渗育层 (P)：季节性灌溉水渗淋下形成的，它既有物质的淋溶，又有耕层
中下淋物质的淀积，10-20cm, 棱柱状，（水耕淀积层，白土层） 潴育层 (W)：淀积层，位于P以下，地下水位周期性变化，明显的棱块状
第二章 土壤矿物质
第一节 岩石的风化和土壤形成
一 、矿物、岩石的概念
土壤学课件第二章PPT教案可编辑全文
蛋白质
多肽
氨基酸
氨NH3
硝酸根NO3-
蛋白酶
肽酶
氨化细菌
硝化细菌
水解作用（hydrolyzation)
氨化作用（ammonification)
硝化作用（nitrification)
任何条件下
好气条件下
思考题：旱地和水地含氮化合物的转化结果会有何差异？
第13页/共65页
一.有机质的矿化作用
mineralization
（二）土壤有机质化学组成1.碳水化合物：单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质等2.木质素：比较稳定。是形成腐殖质中心核的原始材料3.含氮化合物：蛋白质、多肽、氨基酸4.脂溶性物质：如树脂、腊质、单宁等
第7页/共65页
（三）元素组成 C(52~58%)、O(34~39%)、H(3.3~4.8%)、N(3.7~4.1)、P、K、Ca、Mg、Fe、Si、Zn、Cu、B、Mo、Mn等.其中： C、H、O、N的和占有机质90~95%
三.土壤腐殖质性质
种类 羧基 酚羟基 醇羟基 醌基 酮基 甲氧基 总酸度
HA 15-57 21-57 2-49 1-26 1-5 3-8 67
三.土壤腐殖质性质
第36页/共65页
HA的3D优化结构模型
第37页/共65页
三.土壤腐殖质性质
(二）腐殖酸的理化性质1、颜色：腐殖酸不分组时，整体呈现黑色，但不同组分其颜色不同，胡敏酸颜色较深，呈棕褐色，富里酸颜色较浅，称淡黄色。腐殖质颜色主要由缩合度的大小和发色团的比例不同而引起。A4/A6比值（ A4/A6 ratio of humic acids) (E4/E6): 腐殖质在波长为465nm和665nm（或400nm和600nm)处的吸光值的比。是腐殖化程度的指标。 2、溶解性：腐殖质是一种弱酸，可溶于碱溶液而生成腐殖酸盐。 富里酸溶于水、酸、碱； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱； 富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水； 胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。3、吸水性 是一种亲水胶体， 最大吸水量可以超过500%
多肽
氨基酸
氨NH3
硝酸根NO3-
蛋白酶
肽酶
氨化细菌
硝化细菌
水解作用（hydrolyzation)
氨化作用（ammonification)
硝化作用（nitrification)
任何条件下
好气条件下
思考题：旱地和水地含氮化合物的转化结果会有何差异？
第13页/共65页
一.有机质的矿化作用
mineralization
（二）土壤有机质化学组成1.碳水化合物：单糖、多糖、淀粉、纤维素、果胶物质等2.木质素：比较稳定。是形成腐殖质中心核的原始材料3.含氮化合物：蛋白质、多肽、氨基酸4.脂溶性物质：如树脂、腊质、单宁等
第7页/共65页
（三）元素组成 C(52~58%)、O(34~39%)、H(3.3~4.8%)、N(3.7~4.1)、P、K、Ca、Mg、Fe、Si、Zn、Cu、B、Mo、Mn等.其中： C、H、O、N的和占有机质90~95%
三.土壤腐殖质性质
种类 羧基 酚羟基 醇羟基 醌基 酮基 甲氧基 总酸度
HA 15-57 21-57 2-49 1-26 1-5 3-8 67
三.土壤腐殖质性质
第36页/共65页
HA的3D优化结构模型
第37页/共65页
三.土壤腐殖质性质
(二）腐殖酸的理化性质1、颜色：腐殖酸不分组时，整体呈现黑色，但不同组分其颜色不同，胡敏酸颜色较深，呈棕褐色，富里酸颜色较浅，称淡黄色。腐殖质颜色主要由缩合度的大小和发色团的比例不同而引起。A4/A6比值（ A4/A6 ratio of humic acids) (E4/E6): 腐殖质在波长为465nm和665nm（或400nm和600nm)处的吸光值的比。是腐殖化程度的指标。 2、溶解性：腐殖质是一种弱酸，可溶于碱溶液而生成腐殖酸盐。 富里酸溶于水、酸、碱； 胡敏酸不溶于水和酸，但溶于碱； 富里酸的一价、二价盐溶于水，三价盐几乎不溶于水； 胡敏酸的一价盐溶于水，但二价、三价盐几乎不溶于水。3、吸水性 是一种亲水胶体， 最大吸水量可以超过500%
土壤的基本知识ppt课件
由岩石每形成1cm厚的土壤约需300年之久。
17
三、土壤的基本物质组成
矿物质：由岩石风化而来的各种碎屑、矿物质颗粒、
固相
无机盐组成，占固相的 90％－98％。
有机质：由动物、植物、微生物等生物残体及其腐败
的物质组成，占固相的 2％－10％。还有 各种土壤生物。 土壤包括 液相：土壤水（土壤溶液）：由地上水、地下水进入土壤中
22
一、 矿物质土粒的分级
2．各级土粒的物理性质和化学性质 （1）砂粒： a.粒径＞0.05mm，通透性能好，但毛管水上升 高度低。 b.单位体积的比表面积小，土粒间成对物质间的吸 持力弱，故土壤松散，易于耕耙，保水力差，易 干旱，胀缩性小，无可塑性等。 c.无吸附Ca、Mg、K、NH4＋等离子的能力。
（二）土壤肥力
土壤肥力：指土壤能够同时地、不断地供应和 调节植物生长发育所必需的水分、养料、空气 和热量等生活因素的能力。
6
一、土壤及土壤肥力的概念
土壤肥力可分为： 自然肥力：单纯受自然因素的影响而形成的土壤肥力。
自然肥力是自然成土过程的产物。
人为肥力：人类通过生产活动而创造出来的土壤肥力。
随着生物量增加，各种营养元素、能量也逐渐聚集在 母质表层，从而逐渐使母质中积累和保存了植物生长 发育所必需的全部营养元素，并具备肥力因素，从而 使母质发展为土壤。
15
成土过程
冰
坡
积
积
物
物
湖 积 物
海 积 物
洪 积 物
风 积 物
各种类型母质
各种泥土
各类土壤 16
（二）农业土壤的形成
1. 农业土壤的含义
26
二、土壤矿物质
（二）次生矿物
次生矿物：指岩石风化过程和成土过程中，由原 生矿物进一步分化后再重新形成的矿物。
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三、土壤的基本物质组成
矿物质：由岩石风化而来的各种碎屑、矿物质颗粒、
固相
无机盐组成，占固相的 90％－98％。
有机质：由动物、植物、微生物等生物残体及其腐败
的物质组成，占固相的 2％－10％。还有 各种土壤生物。 土壤包括 液相：土壤水（土壤溶液）：由地上水、地下水进入土壤中
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一、 矿物质土粒的分级
2．各级土粒的物理性质和化学性质 （1）砂粒： a.粒径＞0.05mm，通透性能好，但毛管水上升 高度低。 b.单位体积的比表面积小，土粒间成对物质间的吸 持力弱，故土壤松散，易于耕耙，保水力差，易 干旱，胀缩性小，无可塑性等。 c.无吸附Ca、Mg、K、NH4＋等离子的能力。
（二）土壤肥力
土壤肥力：指土壤能够同时地、不断地供应和 调节植物生长发育所必需的水分、养料、空气 和热量等生活因素的能力。
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一、土壤及土壤肥力的概念
土壤肥力可分为： 自然肥力：单纯受自然因素的影响而形成的土壤肥力。
自然肥力是自然成土过程的产物。
人为肥力：人类通过生产活动而创造出来的土壤肥力。
随着生物量增加，各种营养元素、能量也逐渐聚集在 母质表层，从而逐渐使母质中积累和保存了植物生长 发育所必需的全部营养元素，并具备肥力因素，从而 使母质发展为土壤。
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成土过程
冰
坡
积
积
物
物
湖 积 物
海 积 物
洪 积 物
风 积 物
各种类型母质
各种泥土
各类土壤 16
（二）农业土壤的形成
1. 农业土壤的含义
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二、土壤矿物质
（二）次生矿物
次生矿物：指岩石风化过程和成土过程中，由原 生矿物进一步分化后再重新形成的矿物。
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结晶态氧化物 胶膜态
氧化铁 氧化铝
粘粒矿物 粘土矿物
非结晶态
Clay mineral
凝胶态 amorphous 其它 碳酸盐、硫酸盐、氯化物 others
（一）原生矿物 primary minerals
1.原生矿物概念：在风化合成土过程中未改变化学组成的原始成岩矿物。
2.土壤中主要原生矿物
正长石 斜长石
土壤矿物元素组成主要是：氧、 硅、铝、铁，其它元素的量相对较 比较少。
一.土壤矿物基本组成 composition of soil minerals
原生矿物
Primary minerals 高岭石
土壤矿物
Soil minerals
层状铝硅酸盐
蒙脱石
伊利石
结晶态 Crystalline
次生矿物
Secondary minerals
（二） 次生矿物 secondary minerals
1.次生矿物的概念 在风化和成土过程中新形成的矿物。次生矿物一般比较小，属于 粘粒范围，因此，也有人叫它粘土矿物或者粘粒矿物(clay minerals). 粘土矿物（粘粒矿物）clay mineral ；粒径大小在粘粒范围内的 次生矿物称之。 2.粘土矿物意义:粘土矿物的类型和特征综合地反映土壤的风化和成 土条件。研究和鉴定它的类型、数量和特征具有以下意义： （1）可以帮助人们了解各种土壤在发生学上的地位，在土壤分类 学中，次生矿物成为鉴别土类的主要依据。 （2）有助于了解土壤一系列理化性状（吸湿性、可塑性、胀缩 性、离子吸附性），判断土壤肥力特征。 （必须更加关注粘土矿物）
（二） 次生矿物 secondary minerals
3.次生矿物主要类型
（三） 土壤矿物质主要元素组成和硅铝铁律
1.土壤矿物质元素组成
（三） 土壤矿物质主要元素组成和硅铝铁律
（三） 土壤矿物质主要元素组成和硅铝铁律
土壤矿物质元素组成特点： 1.土壤矿物质主要元素组成为O、Si、Al、Fe. O+Si=76%, O+Si+Fe+Al=88.7% 2.不同粒级颗粒的矿物质化学组成有所不同 3.在地壳中植物生长的必须营养元素含量很低，其 中P+S<0.1% N<0.001%,且分布不均匀。
硅氧四面体片 tetrahedral sheet 我们还带一个 负电荷，么办?
哈哈，我 们满意了
公用底角氧原子
唉。上层氧原 子电价未平衡
硅氧四面体片 底层有六角形 网眼要记住！ 哇噻，网眼半 径1.32埃。谁
会被陷进去？
粘土矿物构造特征 Structure of some silicate minerals
铝氧八面体 octahedra
每个氧原子带 1.5个负电荷
化学结 构式
[AliO6]-9
粘土矿物构造特征 Structure of some silicate minerals
铝氧八面体片 octahedral sheet
氧还有一个 负电荷未得 到平衡， 怎么办？
公用上下l两层氧原子形成片
铝氧八面体片 octahedral sheet
（三） 土壤矿物质主要元素组成和硅铝铁律
2.硅铝铁律概念 硅铝率（silica-alumina ratio) 又称Sa 值：土壤粘粒中二氧化硅与 三氧化二铝的分子数（摩尔数）之比。 Sa=SiO2/Al2O3 硅铝铁率（silica-sesquioxide ratio）又称Saf值：土壤粘粒矿物 的二氧化硅分子数与三氧化二铁、三氧化二铝分子数之和的比。 Saf=SiO2/Fe2O3+Al2O3) =SiO2/R2O3 意义 （1）判断粘土矿物的组成及大体特征。 （2）与土壤母岩对比，分析土壤成土过程；Sa增大，土壤有脱铝 现象（酸性淋溶---灰化土）；Sa减小，土壤有富铝化作用（红壤） （3）对照土壤剖面上下各层硅铝率，说明物质淋溶状况。 （4）判断土壤带电性。SiO2叫酸胶基，带负电； R2O3叫碱胶基， 带正电。
同晶替代概念 (同晶置换，同形异质现象)：粘土矿物晶架结构中原子被另外一个 大小相近、典型相同的离子代替，但不破坏晶架结构的现象 The atoms’ arrangement (morphology) in the minerals does not change ;Only the kinds of atoms )composition) change. Isomorphous substitution occurs when the minerals is forming. The amount and kind of Isomorphous substitution are determined by the environmental conditions under which the mineral forms .For example, if the solution from which the silicate clay forms is rich in iron, Fe2+ may substitute for AL3+in the octahedral layer. If the solution is rich in Al3+ compared to Si4+,Al3+ will substitute for Si in some tetrahedral. positions. Once the mineral has 同晶替代条件：大小相近；电性相同 产生结果：晶架结构可能产生了剩余负电荷（以低价代替高价较为 普遍)。 同价离子相互取代，晶价电荷数量不变； 土壤带电原因之一 低价离子代替高价，负电荷增加（常见） 高价代替低价正电荷增加（自然界很少见） 高价代替低价和低价代替高价同时发生在相邻部位，无剩余负电荷产生 现象：四面中硅被铝取代;八面体中铝被镁、铁取代，尽管有人提出P、Mn也可 以带替si，但缺乏证据。
二八面体 （dioctahedral sheet）八面 体中仅2/3空隙被Al原子占据着。 三八面体：（trioctahedral sheet) 八 面体中3/3空隙被二价镁等占据。
为什么氧原子和硅原子形成四面 体构造，而铝原子和氧原子形成八面 体构造？ 电性平衡、几何原因，追求稳定性
TYPES OF POLYHEDRA Polyhedron Sides Coordination Number Minimum Radius Ratio
同晶替代 isomorphous substitution
（二）粘土矿物基本类型 与特性
硅氧片和铝氧片如何联结？
1：1粘土矿物单位晶层构造
1.高岭石组
高岭石结构模型
kaolinite
高岭石特征(1:1型矿物）
----------------------------------------------------------------------
Triangle
Tetrahedron Octahedron
2
4 8
3
4 6
0.155
0.255 0.414
Cube
Dodecahedron
6
12
8
12 or 14
0.732
>1.00
Ions found in Phyllosilicate Minerals
common constituents ion O2Si4+ Al3+ Fe2+ Fe3+ Mg2+ radius (nm) 0.135 0.040 0.055 0.080 0.067 0.078 . rc/ro 0.30 0.41 0.59 0.54 0.58 Occasional constituents ion Ni2+ Ti4+ Zn2+ Mn2+ Mn3+ Mn4+ Li+ Cr3+ Cu+ radius (nm) rc/ro 0.074 0.060 0.057 0.083 0.072 0.052 0.076 0.065 0.095 0.55 0.44 0.42 0.61 0.53 0.39 0.56 0.48 0.70 Cations found in interlayer spaces ion Na+ K+ Cs+ Ca2+ Ba2+ Sr2+ H2O NH4+ radius (nm) 0.101 0.134 0.163 0.105 0.140 0.118 0.145 0.143 .. rc/ro 0.75 1.00 1.24 0.78 1.03 0.87 .. .
第二节 土壤矿物 soil minerals
Silicon (Si) and oxygen (O) are the two most abundant elements in the earth’s crust -27 percent and 47 percent, respectively. These two elements, along with lesser amounts of others, combine in different ways to form a huge array of minerals.
这一组矿物主要有：高岭石，珍珠陶土，迪凯石，埃洛石等 1.晶层结构为1:1型（1:1layer silicates） 1 si tetrahedral sheet
1 Al octahedral sheet
2.分子式 Al2Si2O5（OH）4--Al2O3.2SiO2.2H2O Sa值=SiO2/Al2O3=2 3.晶架结构内部同晶替代少(little isomorphous substitution)（永久电荷少） 4.晶层之间为H键，胀缩性小（little shrink-swell) 5.只有外表面，无内表面 6.高岭石外表面氢（H）离子可以被解离，表面带负电荷（可变电荷多） 7.外形是片状(明显的六角形片状，粒径在0.10~5.多数在0.2~2 8,粘着力、可塑性弱。 这类矿物主要分布在南方热带和亚热带土壤中，而华北、东北、西 北及西藏高原土壤中含量较少